通风和空调
标准条款
5.2.4 通风和空调
5.2.4.1 通风应保证供应充足的氧气,维持温度、湿度,稀释有害因子,需要时,在相邻空间形成定向气流。
理解要点
5.2.4.1 是对通风空调系统通风的总体要求。
动物生产和动物实验场所,特别是屏障环境、隔离环境和高等级动物生物安全实验室等场所,需要控制污染物,围护结构的密闭性很高,须采取机械通风。通风空调系统应有足够的新风供应(换气次数),以满足动物和人员呼吸以及污染物稀释的需要。使用开放式笼架具的屏障环境送风系统宜采用全新风系统。使用独立通风笼具的实验动物设施室内可以采用回风,其空调系统的新风量应取以下两项中较大值:①补充室内排风与保持室内压力梯度所需风量之和;②实验动物和工作人员所需新风量。通风量可参照GB 50447《实验动物设施建筑技术规范》“附录C实验动物的代谢量与新风量”确定。
通风空调系统的设计,除了应考虑去除污染的负荷外,还应考虑动物、人员和设施设备散发的冷、热、湿负荷,满足维持环境温度和湿度的要求。
当相对清洁空间和相对污染空间相邻相通时,应确保气流由低风险空间流向高风险空间。例如,将实验室和感染动物饲育室设置为套间(相邻相通)时,为了防止空气由高风险的饲育室进入低风险的实验室,应保持饲育室呈相对负压、实验室呈相对正压,在两个相邻的空间之间形成一定的压力梯度,致使空气只能由实验室流向饲育室而不能逆向流动,即形成受控制的定向气流。
有A、B两个相邻相通的房间,A房间放散有害气溶胶,B房间有洁净度要求,且不放散有害因子。为了防止A房间的有害气溶胶进入B房间,应保持A房间呈负压状态,A房间的总进风量应小于总排风量,即Gjj1<Gjp1;若保持B房间呈正压状态,B房间总进风量应大于总排风量,即Gjj2>Gjp2。在持续保持A、B房间压力的状态下,A房间与B房问之间形成定向气流,由门洞从A房问流向B房问。A房间的有害气溶胶不会进入B房间,而B房间的空气会不断地进入A车房间。参见图5-9。
对于相邻相通的房间,为了保证空气由清洁的房间持续流向污染的房间,形成稳定的定向气流,应使两个房间之间保持一定的压差。通常,维持高污染房间可靠负压的总排风量应大于总进风量的10%~15%,即:
Gjp≥[1+(10%~15%)] Gjj
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5.2.4.2 通风空调系统应设置备用送风机和排风机。
理解要点
5.2.4.2 是对通风空调系统设置务用送风机和排风的要求。
通风空调系统对动物生产和动物实验至关重要,一旦发生故障,会产生严重的后果,导致围护结构变形、定向流丧失、甚至直接造成动物或人员伤害。因此,为了保证通风空调系统的可靠性,应至少设置一台备用的送风机和一台排风机,并可自动切换。
为了保证备用风机能够持续处于可用状态,需要经常启动运行,避免因长期闲置而出现内部锈蚀、老化乃至抱死等问题。可行的措施是将备用风机与日常风机互为备用,定期轮换启用,其作用在于:①有利于风机保持正常状态,以保证备用风机随时可以启用;②可以及时发现问题并进行修理;③有利于延长风机寿命。
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5.2.4.3 适用时,大环境和小环境的通风空调应匹配,以保证各自区域的控制参数符合要求。
理解要点
5.2.4.3 是对大环境和小环境的通风空调应匹配的要求。
大环境,是指用于饲育动物的房间的环境;小环境,是指动物笼具的环境。
对于使用开放式笼具的房间,小环境的空气指标与大环境指标接近,因此,设计时通常重点考虑大环境的控制参数,将动物、人员和设施设备的冷、热、湿负荷一并计算。
对于使用独立通风笼具的设施,一般分为两种情况:①动物笼具采用独立通风空调系统,与房间通风空调系统完全分开。这种情况下,控制指标应以笼具内的环境满足动物生长/生活的需要为重点,设计时应主要考虑动物的冷、热、湿负荷,可以忽略人员和设施设备的负荷;房间的参数以满足人员舒适、安全为主。②动物笼具的进风来自于房间空气。这种情况下,控制指标应以房间的空气进入笼具内能够满足动物的需要为重点,设计时将动物、人员和设施设备的冷、热、湿负荷一并计算,并充分考虑笼具的通风系统与房间的通风空调系统相匹配。
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5.2.4.4 传感器的设置位置和数量应合理,保证可以代表实际情况。
理解要点
5.2.4.4 是对传感器的设置位置和数量的要求。
动物生产和动物实验场所的主要控制指标有温度、最大日温差、相对湿度、压力(与相邻相通房间的压差)、洁净度、最小换气次数、笼具处气流速度、噪声、照度、氨浓度、沉降菌最大平均浓度和昼夜交替时间等。其中,温度、湿度和压力为日常性检测指标,需要进行实时监控;最大日温差、笼具处气流速度、噪声、照度和氨气浓度为监督性检测指标;洁净度、最小换气次数、沉降菌、昼夜交替时间为必要时检测指标。
GB 14925《实验动物环境及设施》和GB 50447《实验动物设施建筑技术规范》提出的温度、湿度和压力均为房间指标(隔离器除外),未对笼具内动物实际饲育环境(小环境)的相应指标提出要求。采用传感器,通过智能检测/监控手段使获得小环境参数变得简单易行。实验动物机构应根据需求,设置传感器的位置和数量,以保证得到有代表性的结果。根据上述情况,实验动物机构常用的传感器主要是温度、湿度和压力传感器。传感器的设置位置对反映动物饲育和实验环境的实际指标有很大的影响。
对于温度和湿度监控,比较合理的措施有:
① 采用独立通风笼具/隔离器的房间,宜将温度和湿度传感器设置在笼具的排风口,可以更加真实地反映笼具内小环境的指标。
若一个房间内设有不同规格的笼具饲育相同和不同动物,宜按笼具规格大小,结合动物种类进行分组,针对各个组别布置传感器,并应考虑监控结果具有代表性。例如,针对一个房间内多台相同规格的笼具,3台以下可选择1台布置传感器,4~10台可选择2台布置传感器,10台以上可选择不少于3台布置传感器。
②采用开放式笼具的房间,由于小环境的空气指标与大环境指标接近,因此,通常以监控房间的指标为重点。将温度和湿度传感器设置在房间的排风口,可以更加合理地反映房间的环境指标。
对于压力监控,比较合理的措施有:
①房间绝对压力的监控。一是若房间较小,可以布置1个传感器。宜将传感器设置在房间顶部靠近边角处,并避开送风口、排风口(回风口)和门口,可以较为合理地反映房间压力的实际情况。二是若房问较大,可以布置多个传感器。若设置2个传感器,宜采用对角布置方式;若设置3个传感器,宜采用对角和中间布置方式,可以更加全面地反映房间压力的实际情况。
②与相邻相通房间压差的监控。宜将传感器设置在两个房间相连通的门框旁,可以较为合理地反映房间之间的压差情况。
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5.2.4.5应在房舍内(适用时,包括小环境)适宜的位置安装符合计量要求的温
湿度计,以其显示的值作为实际结果。
理解要点
5.2.4.5是对房舍内设置温湿度计的要求。
除了5.2.4.4涉及的智能监控温度和湿外,要求在房舍内安装符合计量要求的温度计和湿度计,以方便室内人员实时掌握温湿度的实际情况和用于校准空调控制系统的传感器。如果发生偏倚,应修正空调控制系统传感器的相关参数。房间内的温湿度计应定期校准。在评价动物房舍内的温湿度是否符合要求时,应以此温湿度为实际结果。
通风空调系统将空气处理到设计温度和湿度后送入房舍,送人的空气流经动物、设施设备和人员时,吸收或放出冷量和热量,使空气状态(温度、湿度)发生变化。因此,房舍内温度和湿度的分布是不均匀的。为了客观反映动物生长/生活的环境指标,应选择合适的位置进行监测。对于使用独立通风笼具的房舍,温湿度计宜安装在动物笼具内,但应避免影响动物的生长/生活,以及被动物啃咬、排泄等行为所破坏,并易于人员观察和维护。对于使用开放式笼具的房舍,温湿度计宜安装在笼具附近,也可安装在房舍的排风口处,并远离送风口、门口和角落,可较为客观地反映动物生长/生活环境或房舍环境的最终状态。
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5.2.4.6应有适宜的控制方案,以保证每个房舍的温湿度参数符合各自的要求。
5.2.4.7在设定温湿度的控制限值时应考虑波动范围。应避免环境参数变化范围过大,对设定温度实际的控制精度应达到±2℃之内;对设定湿度的实际控制精度应达到±10%之内。
理解要点
以上条款是对温湿度控制的要求。
温度和湿度对动物的质量、实验的质量和消毒灭菌效果等均有影响。不同的动物生产和动物实验用房,对环境的温度和湿度的要求会有所不同。需要特别说明的是,在符合动物生长/生活和动物实验要求的同时,应尽量满足人员的舒适性要求。因此,应从实际情况出发进行设计和控制,以保证每个房间的温湿度参数符合各自
的要求。
自控系统设计和运行,允许对温湿度的控制有一定的波动范围,但要求对温度的控制精度达到±2℃之内,对湿度的实际控制精度达到±10%之内。应按5.2.4.6的规定。以房舍内温湿度计的测量结果为实际结果。应建立两者之问的相关性参数,并定期比对。
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5.2.4.8应有措施控制任何情况下发生室内压力过高或过低的风险,以及发生规定的定向气流逆转的风险。
理解要点
5.2.4.8是对室内压力过高或过低,以及定向气流逆转的风险控制的要求。GB 14925《实验动物环境及设施》规定,动物生产和动物实验间与相通区域/房间之间的最小静压差为lOPa,隔离器与房间的最小静压差为50Pa。通风空调系统应能对压力/压差进行有效控制。
在控制为正压的环境中,由于允许内部(室内、隔离器内)气流外溢,因此,如果压力略有增高和降低不会构成危险,但应防止发生下列情况:①压差低于上述标准要求,会使定向气流的可靠性降低,影响内部的洁净度和温湿度等控制指标,以及造成交叉污染;②压力过高,会使围护结构开裂,破坏围护结构的完整性,甚至影响人员和动物的安全。
在控制为负压的环境中,由于存在不期望外溢的因子,如病原微生物、有毒有害气体等,因此,应确保不发生下列情况:①压差低于上述标准要求,会使定向气流的可靠性降低,导致危险因子外泄,使人员和动物受到污染;②压力过低(绝对值过大),不仅会影响维护结构、人员和动物的安全,而且可能干扰关键设施设备(如生物安全柜、隔离器等)的气流,甚至发生倒流的事故。
造成室内压力过高或过低以及压差低于GB 14925要求的主要原因是风机故障或供电异常:①当送风机故障时,在排风机的作用下,室内会出现过低的负压;②当排风机故障时,在送风机的作用下,室内会出现过高的正压;③当送风机、排风机都故障,以及供电停止时,通风系统停止运行,使室内外压差消失,温度、湿度、洁净度等指标偏离控制范围。
为了保证压力/压差控制的可靠性,应采取必要的措施,包括设置备用排风机、送风机和电源等。为了避免备用风机因长期闲置而使内部机件锈蚀、老化乃至抱死等,导致在需要时无法正常工作,备用风机宜设置为“热备”或“互为备用”模式。所谓“热备”,是指两台风机同时工作,当一台风机故障时,另一台风机自行增加运转频率,维持总排风量;所谓“互为备用”,是指两个排风机轮换使用,当运行风机故障时,备用风机自行启动。备用风机切换过程,应保证各区域/房间之间维持有序的负压梯度,避免出现反向气流,并在较短的时间内使室内指标恢复正常状态。
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5.2.4.9应监测高效过滤器的阻力并对高效过滤器定期检漏,以保证其性能正常。
理解要点
5.2.4.9是对高效过滤器的阻力监测并定期检漏的要求。
高效过滤器的阻力会随着运行时问的延长而增加,过滤效率也会随之增加。同时维持通风空调环境指标的运行能耗也相应增加,在阻力达到一定值之前,系统的运行过程处于利大于弊的阶段;之后,运行过程开始走向弊大于利的阶段,直至影响系统有效运行(换气次数、洁净度等环境指标达不到标准要求),此时需要更换过滤器。通常更换高效过滤器的指标是其阻力达到初阻力的2倍左右。此外,当发现过滤器的阻力显著下降时,应考虑HEPA过滤器破损的可能。因此,监测送风和排风系统高效过滤器的阻力具有重要的意义。设计时,应积极考虑采取连续监测高效过滤器阻力的措施,例如在高效过滤器前后设置压差测量装置(传感器和变送器),将信号传至中控计算机进行处理,并显示与记录监测的结果和发出超限报警,以便实时掌握过滤器阻力的变化情况,及时发现问题,并采取相应措施。当然,采用机械式压差计监测也是可接受的,但需建立适宜的巡检制度,以能及时发现问题。
高效过滤器的泄漏,无论是对动物生产还是动物实验的质量都会造成较大的影响。对于送风高效过滤器,在泄漏状态下,屏障环境的洁净度会下降,影响动物的质量;对于排风高效过滤器,在泄漏状态下,会将室内的气溶胶排至室外,污染环境,特别是高致病性生物安全实验室,将室内的生物因子排至室外,会造成十分严重的后果。因此,对高效过滤器定期检漏,保证其性能正常具有十分重要的意义。
标准条款
5.2.4.10应有措施控制不同区域空气的交叉污染。
5.2.4.11应有措施保证对房舍进行气体消毒时不影响其他房间和区域。
理解要点
5.2.4.10和5.2.4.11是对控制不同区域空气的交叉污染或相互影响的要求。控制交叉污染,包括房舍进行气体消毒时对其他房间和区域的影响,是动物质量和实验质量的重要保证,也是人员安全和环境安全的保证。通常,需要考虑的措施有(不限于):
①建筑布局的措施。实验动物机构的平面设计,首先应考虑各个功能区域的布置和相互隔离的要求,设置缓冲间或气锁。
②通风空调的措施。通风空调系统的设计,应考虑系统的单元划分,送、排风支管的关键节点安装气密阀门,建立消毒旁路,设置独立的通风空调系统应,安装HEPA过滤器、控制气流方向等措施。
③围护结构措施。提高围护结构的气密性,使用密封门等措施。
④安全设备措施。尽量采用安全的一级防护设备,比如IVC、隔离器、安全柜、通风罩等。
⑤系统控制措施。建立系统控制方案,如设施设备的开启/关停顺序、互锁机制、联动机制、预警机制、报警机制等。
标准条款:
5.2.4.12送风口和排风口的位置、数量和大小应合理,不与房间内设备和物品等以及工作性质相冲突。
理解要点
5.2.4.1 2是对送风口和排风口的位置、数量和大小的要求。
气流组织对房间内的气流均匀性、洁净度、温湿度,以及生物安全都有影响。
(1)气流组织原则
气流组织方式直接影响通风效果。在一定的通风量下,采取不同的气流组织方式会产生不同的通风效果,合理的气流组织方式会起到良好作用,而不合理气流组织方式甚至会起相反的作用。
房间气流组织设计应符合下列原则:
①清洁空气从相对清洁的区域送入,尽快到达人员操作地点,尽量减少途中污染。
②从污染源方向排出。
③防止二次污染。
④不妨碍局部通风(如:生物安全柜操作口吸人气流),与局部通风气流方向趋于一致,因势利导,避免横向干扰。
⑤尽量保持室内气流均匀,减少涡流区。所谓涡流,也称为有旋运动,这里是指通风气流在房间内流动过程中,有部分流体长时间在局部区域循环,不能随主流空气一起流动的情况。气流组织中的涡流区参见图5—10。
⑥避免气流短路。所谓气流短路,是指进风口送入房间的主导气流(大部分气流)未到达工作场所,而直接进入了吸风口,又被排出室外。在气流短路的情况下,房间内的大部分区域处于通风盲区和涡流区,达不到全面通风目的。
(2)气流组织方式
室内气流组织可分为乱流和平行流(层流)两类。乱流,是指室内气流的流线是弯曲的、分布不均匀的气流组织形式;平行流(层流),是指室内气流流线相互平行、方向单一、分布均匀的气流组织形式。适用于实验动物机构的气流组织主要是乱流形式,有上送下排、上送上排两种。
①送下排。上送下排方式,可分为对侧上送下排、中间上送两侧下排、同侧上送下排、双侧上送下排等,均属于乱流形式。
当房间进深较大时,若采用同侧上送下排方式,有组织气流可能覆盖不到房间的深处,容易造成较大的涡流区。这时可采用双侧上送下排方式,增大气流组织的覆盖范围,弥补同侧上送下排气流组织的不足。
对侧上送下排和中间上送两侧下排是应用较为普遍气流组织方式之一。其优点是气流路线比较顺畅,不易受各种产生设施设备、操作人员等的阻碍;气流流线以纵向为主,涡流区较少;易于实现与局部排风气流方向趋于一致。某有害工作场所采用对侧上送下排气流组织的情况参见图5-18。
②上送上排。上送上排方式,是指在房间的上部布置送风口和吸风口,新鲜空气自上而下送入,经过工程地点后再返至上部排出的气流组织方式(参见图5-19)。其优点是风口紧邻上方的设备层,管线短,易于安装;缺点是房间下部往往有较多涡流区。采用上送上排方式时,应保证送风能够到达房间下部,减少房间的涡流区,达到充分通风换气的目的。
③平行流(层流)。采用均送均排方式,其特点是密集布置送风口和吸风口,或采取其他均流措施,使室内气流流线平行、速度均匀,方向单一。气流组织参见图5-20。平行流投资大、造价高,一般适用于洁净度5级以上的场合。通常,实验动物机构所需高洁净度的场所(范围)较小,因此,常采取的措施是在洁净度控制为7~8级的房间内设置局部层流罩,使局部区域达到5级,即俗称“局部百级、周边万级”的方式。
(3)风口位置
气流组织是由送风口和排风口的位置决定的。
GB 50447要求,屏障环境设施净化区的气流组织应采用上送下排方式(洁净走廊、污物走廊等非生产区、实验区,可以上送上回);屏障环境设施净化区的回(排)风口下边沿离地面不宜低于0.1m,且不宜高于0.15m。GB 50346要求,生物安全实验室气流组织宜采用上送下排方式,送风口和排风口布置应有利于室内可能被污染空气的排出。气流组织上送下排时,高效过滤器排风口下边沿离地面不宜低于0.1m,且不宜高于0.15m;上边沿高度不宜超过地面之上0.6m。GB 19489没有对风口的位置作明确的规定,只要求合理并尽量减少涡流和气流死角。
可以通过计算机软件模拟流场,为选择风口位置提供更充分的依据。在空间相对有限的条件下,涡流、气流死角是难以避免的,原因是房间内有各种形状的物体,热源,人员在走动,设备在运行。应关注关键问题,即房间空气内的粒子浓度和有害粒子的总体走向和防护。洁净度保持或污染物的稀释主要靠换气次数实现,有害粒子的控制/防护主要靠一级屏障(如BSC、IVC、PPE等),上送下排或上送上排的方式不是其主要影响因素。在正常的工作状态下,房间空气中有害颗粒物的来源有限,特别是在隔离饲养条件下或在利用生物安全柜操作时,此外,工作人员有相应的保护。在同一个密闭的场所,其洁净度或污染水平为同一级,防护和操作要求也一致,因此,定向流的重要性在于其总体趋势。认识到这一点很重要,避免过于追求不起关键作用的细节末枝。机构需结合自己设施的特点、拟解决的关键问题等,设计适宜的方案。
BSC、负压柜等是重要的一级防护屏障,其内部的污染水平高于房间,此时,必须保证其向内的气流速度,同时不能破坏其内部层流。保护或不影响安全柜、负压柜等的正常工作,是房间气流设计的最重要关键点,另一个重要关键点是在开房间(负压房间)的门时,保证气流向内流。
(4)风口数量和大小
风口的数量和大小之间存在制约关系,如果确定了送排风量,风口小而多利于形成有序的气流组织,但维护麻烦。因此,应根据房间的大小、设备的放置。情况、门的位置等合理确定风口的大小和数量,必要时,可以加装导流罩优化气流方向。
标准条款
5.2.4.13 生物安全设施应设独立的通风空调系统,排出的空气不应循环使用。
5.2.4.14 使用循环风可以节能,但存在有害因子扩散的风险。在全面风险评估和不降低要求的基础上,利用可靠技术在特定区域使用循环风是可接受的。
理解要点
以上条款是对生物安全设施设置通风空调系统以及实验动物设施使用循环风的要求。
GB 19489-2008《实验室生物安全通用要求》中同样规定:不得循环使用动物实验室排出的空气。
生物安全设施指涉及操作传染性生物因子的设施或实验室,由于通风管道中存在有害生物因子的概率较大(HEPA过滤器的效率也达不到100%),此外,动物饲养室的气味较重,过滤器等难以除去气味等化学因子,因此应设置独立的通风空调系统,排出的空气不应循环使用。上述规定的目的是防止不同区域的空气通过通风空调系统造成交叉污染,降低室内的生物危险和保证空气质量。
出于节约能源的目的,可以在全面风险评估的基础上在风险较低的房间或区域使用循环风,比如使用IVC的房间、辅助工作区等,在使用循环风时应同时采取可靠的空气净化措施,确保有害因子可以及时稀释和不在房间内累积。
标准条款
5.2.4.15 应保证充足的换气次数以满足动物小环境的空气质量,但应意识到其受诸多因素的影响,如笼具的类型、垫料特性和更换频率、房舍大小和通风效率、工作人员密度、动物实验的要求以及动物的种类、生活习惯、体型和数量等,因此应根据实际情况进行必要的调整,以保证空气质量切实符合要求。同时,应避免小环境风速对动物的影响。
5.2.4.16 通风空调系统应适宜于当地气候并考虑极端气候的影响。
5.2.4.17 在不影响工作、安全健康和动物福利的条件下,应尽量采用节能技术和方案。
理解要点
以上条款是对通风空调适宜于当地气候、系统换气次数和节能的要求。
GB 50447《实验动物设施建筑技术规范》对实验动物设施的最小换气次数、相邻相通房间之间的压力梯度、室内风速、洁净度等一系列环境指标作出了规定。其目的主要是保证实验动物设施的环境品质,从而保证实验动物和动物实验的质量。需要特别说明的是,上述各项室内指标均为静态情况(空房)下的要求,并且相互之间存在协同和制约的关系,例如,增加换气次数,可提高洁净度,但会使室内风速超过动物和人员的健康要求。因此,在设计时,除应考虑满足静态环境要求外,还宜预先考虑动态情况下保证各项指标的问题,如笼具的类型、垫料特性和更换频率、房舍大小和通风效率、工作人员密度、动物实验的要求以及动物的种类、生活习惯、体型和数量等。所以,应根据实际情况对换气次数等设计参数进行必要的调整,以保证动物实际饲育过程中的空气的洁净度、温湿度等指标切实符合动物饲育和实验要求。同时,应避免增加换气次数而使动物饲育环境(小环境)的风速对动物饲育造成负面影响。
通风空调系统的设计,应充分考虑当地气候条件,空气的处理方式、冷热源的选择等设计应确保满足热、湿负荷的要求。在现实中,对于夏季炎热、潮湿地区,易出现的问题主要有:①湿度控制达不到要求;②制冷效果不够理想;③空调机组长时间满负荷运转,使寿命缩短,并常出现故障,使动物产生热应激,影响动物健康甚至死亡。对于冬季干燥、寒冷的地区,通常环境指标控制效果较好,但是,对于选用风冷热泵空调系统的动物机构,当出现室外温度低于空调启动温度时,会使系统暂时处于瘫痪状态,低温可严重影响动物的健康,甚至使动物冻死。因此,通风空调系统的设计,应充分考虑极端气候的影响。
GB 14925-2010《实验动物环境及设施》规定,实验动物设施关键区域的最小换气次数为每小时10次或15次,采用固定通风率换气方案,在非工作时间允许采用规定的低值。在室内外温湿度差别较大时,固定通风率换气方案需要耗费大量的能源。为了节能,目前常采用热回收技术或在允许时采用再循环风设计。遗憾的是,对控制污染物而言,再循环风有较大的风险,在实验室及实验动物设施内要求全新风仍是主导趋势,对某些特殊实验室、生产场所等的要求更是如此。此外,设施常年运转,即使采用了热回收技术,能耗仍然会很大。显然,理想的方案是降低换气次数。降低换气次数是解决根本原因的方法,同时,仍可结合能量回收和再循环风等其他节能技术。
近年,国外发展了基于需求控制的室内空气换气方案,适用于实验动物设施、实验室、有毒有害作业场所等,可节能50%。该方案的核心是空气质量实时监测技术,使用一套中央传感器感测多个不同的房间或区域,而不是在每一个房间设置传感器,被称为多路复用感测架构,如图5-29所示。采用这种架构,一套传感器可实现对15到20个区域的采样。这种多路复用的感测方法能够测量的空气质量参数基于传感器的类型,目前可用的传感器包括TVOC传感器,可探测数百种常用的可挥发实验室化学品,此外,氨、金属氧化物、二氧化碳,以及露点、湿度、温度等也可感测。如果将这些传感器与激光粒子计数器相结合,则可以识别颗粒物或气溶胶。由于使用了共用集成传感器架构,不仅使得传感器的数量大幅减少,而且便于安装、维护和定期校准。
根据空气质量变化随时调正换气次数,可以有效降低换气次数。当室内的受控物浓度低于规定的限值时,维持较低的基本换气率;在超过控制限值时,立即提高换气率,直至低于控制限值后,维持较低的基本换气率。应用结果表明,在实验室“清洁”时,换气率在白天可以减至4到2 ach,在夜间可以减至2 ach;对于动物房而言,可以减至6 ach或者更低。当检测到污染物浓度高于设定阈值时,可以使换气率达到15 ach或更高,排除污染的效果优于固定换气方案的。该方案的另一个优点是可以动态记录室内污染物的变化信息,其对识别和改进设施、设备或操作的系统缺陷意义重大,此外,可作为职业健康安全绩效的客观监控指标,减少管理风险和提高员工对安全工作环境的信任度。通过十几年的应用,其已经成为一个基本成熟的室内空气质量保证解决方案,相关标准中的“固定换气次数”的要求已逐步被修改,如:美国暖通空调工程师协会的《2013 ASHRAE Handbook》、美国实验动物研究所(ILAR)等编制的《实验动物饲养管理和使用指南》(AAALAC,第八版)等权威文件,均明确了通风率应满足工作、安全健康和动物福利的要求,宜根据实际情况进行调整,应尽量采用节能技术和方案。